第12章PLD技术及其应用

与阵、或阵均可编程
第12章PLD技术及其应用
早期的可编程逻辑器件
（3）PAL的结构
第12章 12.1.2
固定或阵列
可编程与阵列
第12章PLD技术及其应用
早期的可编程逻辑器件
（4）GAL的结构
第12章 12.1.1
其特点是在它的每个输出端 都集成有一个输出逻辑宏单 元，因此其输出方式可以配
置(Configurable)。
CPLD FPGA
SPLD
ISP技术
？ 什么是ISP技术！
第12章PLD技术及其应用
数字系统的设计
第12章 概述
传统电子系统的设计方法
固定功能元件 电路板设计
▪ 积木块式的设计方法
– 根据需要选择器件
– 搭系统
– 调试
缺点
1.器件多，数目大； 2.可修改。
第12章PLD技术及其应用
✓ (1) 反熔丝工艺-----编程时不是将熔丝熔断，而是将其熔连。 Actel公司的FPGA采用。
✓ (2) RAM工艺-----Xilinx公司的FPGA采用的是另一种工艺， 每个连接点代替熔丝的是一个受SR静态触发器控制的开关， 当触发器被置1时，开关接通，否则开关断开。
第12章PLD技术及其应用
第12章PLD技术及其应用
CPLD的编程工艺
第12章 12.1.2
✓ EPROM(Erasable Programmable ROM)工艺 ✓ E2ROM(Electrical Erasable ROM)工艺 ✓ Flash工艺
第12章PLD技术及其应用
FPGA的结构特点
第12章 12.1.2
结构特点
第12章PLD技术及其应用
CPLD的结构特点
第12章 12.1.2
结构特点
➢在CPLD中，通常将整个逻辑分为几 个逻辑块。每个逻辑块相当于数个 GAL的组合，各个逻辑块之间再用互 连资源实现连接。 ➢在CPLD芯片中设置了若干I/O单元， 它们可直接与引脚相连，然后通过另 一组连线连到所需的宏单元上。 ➢CPLD中普遍设有多个时钟输入端， 并可以利用芯片中产生的乘积项作为 时钟，给系统的设计带来了很大的灵 活性。
✓原理图输入方式 ✓文本设计输入方法
▪ 编译设计项目 ▪ 设计项目的模拟仿真 ▪ 时间分析 ▪ 器件编程
第12章 12.1
第12章PLD技术及其应用
有关逻辑约定
（1）输入缓冲单元
第12章 12.1.1
(a) 缓冲器
(b) 真值表
第12章PLD技术及其应用
有关逻辑约定
（2）与门和或门
第12章 12.1.1
(a) 与门PLD表示法
(b)与门传统表示法
(c) 或门PLD表示法
(d) 或门传统表示法
第12章PLD技术及其应用
自顶向下的综合技术
系统
第12章 概述
子功能块1
子功能块2
子功能块n
逻辑块11 逻辑块12
逻辑块1m 逻辑块21
逻辑块111
Top-Down方法的关键在于：利用功能分割手段 将设计由上到下进行层次化和模块化
第12章PLD技术及其应用
自顶向下设计方法的优点
第12章 概述
§ 设计与具体的器件和工艺无关 § 方便在各种集成电路或PLD器件之间移植 § 适合多个设计者同时进行设计
第12章PLD技术及其应用
Altera公司的主要产品
第12章 12.1.3
APEX系列
FLEX系列
ACEX系列 MAX系列 Classic系列 器件的可用资源逐渐增多，输入输出管脚也随之增加。
第12章PLD技术及其应用
12.2 可编程逻辑器件开发环境
§ MAX+PLUS II的设计流程 ▪ 主要设计输入方法
有关逻辑约定
（3） PLD连接方式
第12章 12.1.1
(a)固定连接
(b) 可编程连接
(c) 不连接
第12章PLD技术及其应用
早期的可编程逻辑器件
（1）PROM的结构
第12章 12.1.2
可编程或阵列
固定与阵列
第12章PLD技术及其应用
早期的可编程逻辑器件
（2）PLA的结构
第12章 12.1.2
设
计
1、逐层分解功能，分层次进行设计
原
2、在各设计层次上，进行仿真验证
则
第12章PLD技术及其应用
ISP 技术介绍
▪ 只要将器件插在系统内或者电路 板上，就能对其编程或再编程。
▪ 可以先装配后编程，成为产品后 还可反复编程。
▪ 可以实时地进行灵活和方便的更 改和开发，真正做到了硬件的 “软件化”自动设计。
第12章PLD技术及其应 用
2020/11/25
第12章PLD技术及其应用
概述
• PLD的发展 • 数字系统的设计
传统电子系统的设计方法 自顶向下的综合技术
• ISP技术介绍
第12章 概述
第12章PLD技术及其应用
PLD的发展
第第1121章章 概11述.1
§ 可编程逻辑器件 （Programmble Logic Device)简称 PLD
在构造FPGA时改用了单元结 构。即在阵列的各个节点上放的不 再是一个单独的门，而是用门、触 发器等做成的逻辑单元，并在各个 单元之间预先制作了许多连线。所 以严格地说，FPGA不是门阵列， 而是逻辑单元阵列，它和门阵列只 是在阵列结构上相似而已。
第12章PLD技术及其应用
FPGA的编程工艺
第12章 12.1.2
制造商
通用集成电路
用户
专用集成电路
第12章PLD技术及其应用
可编程逻辑器件的分类
▪ 从互连特性上分类 ▪ 从可编程特性上分类 ▪ 从器件容量上分类 ▪ 从结构的复杂程度上分类
第第1121章章 概11述.1
第12章PLD技术及其应用
可编程逻辑器件的发展
第第1121章章 概11述.1
PROM PLA PAL GAL
第12章 概述
第12章PLD技术及其应用
第12章 概述
CPLD的ISP技术使得硬件像 软件一样被编程配置，实时 设计、实时修改、实时实现， 为电子技术的发展开辟了广 阔的前景。
第12章PLD技术及其应用
12.1 可编程逻辑器件
➢可编程逻辑器件的基本逻辑约定 ➢可编程逻辑器件的基本结构 ➢可编程逻辑器件的介绍
FPGA/CPLD的比较
第12章 12.1.2
主要区别
✓布线能力 CPLD独特的内连线结构使其内连率很高，更适合于芯片设计的
可编程器件验证。 ✓延迟可预测能力
CPLD的时序延迟是均匀的和可预测的， FPGA的时序延迟不可预测。 ✓适用场合 CPLD更适合于完成各种算法和组合逻辑， FPGA更适合于完成时序较多的逻辑电路。